CIENCIA DE LOS ALIMENTOS Profesor Q.F. Oscar Santisteban Rojas 2014-I

Desde sus inicios, la humanidad ha sustentado una lucha continua contra el hambre, que es y seguirá siendo uno de sus principales enemigos. La ciencia y la tecnología de los alimentos surgen como una necesidad imperiosa de formar individuos calificados, capaces de entender y resolver los diferentes problemas que se presentan en esta área tan prioritaria de desarrollo; una característica común a todos ellos es su conocimiento de la química de los alimentos Los orígenes de la química de los alimentos se pierden en la historia de la humanidad. No se podría definir con exactitud una fecha de sus comienzos debido a que están íntimamente ligados a los descubrimientos científicos y tecnológicos que se efectuaron en otras áreas. Muchas de las técnicas de obtención y procesamiento de alimentos que actualmente se emplean provienen de civilizaciones como la egipcia, la griega, la romana, la azteca, la incaica y pre-incaica u otras más antiguas. El fuego y el humo, el aceite y el vinagre, la fermentación, la sal, el charqui, el chuno, la cera y la miel eran utilizados por estos pueblos para la preparación y la conservación de sus alimentos, y su uso fue transmitido de generación en generación hasta llegar a nuestros días. CIENCIA DE LOS ALIMENTOS 2014-I2

La química de los alimentos está directamente relacionada con todas las transformaciones que sufren éstos a lo largo de las manipulaciones a las que están sujetos. Es una ciencia que cada día va adquiriendo mayor importancia puesto que representa la estructura básica del conocimiento en el que se apoyan todas las tecnologías relacionadas con los alimentos. CIENCIA DE LOS ALIMENTOS 2014-I3

BROMATOLOGIA La Bromatología es la ciencia que se ocupa del estudio de los alimentos, cuál es la preparación más adecuada para darle a los mismos, cómo conservarlos y distribuirlos, es decir, esta disciplina permite conocer la composición cualitativa y cuantitativa de aquellos alimentos que comemos, orienta sobre la higiene que habría que darles y que presentan los mismos y nos indica además las alteraciones y contaminantes que podrían llegar a ostentar; al respecto nos dirá no solamente cómo y porque ocurrieron sino también cómo prevenirlas. Por otra parte, la tecnología es una herramienta fundamental a la hora de la producción de sustancias de alimentación, por tanto, es que la bromatología también se ocupará de cuál es aquella tecnología más apropiada para tratar los alimentos. CIENCIA DE LOS ALIMENTOS 2014-I4

Alimento El alimento es cualquier sustancia normalmente ingerida por los seres vivos con fines: nutricionales: regulación del metabolismo y mantenimiento de las funciones fisiológicas, como la temperatura corporal. psicológicos: satisfacción y obtención de sensaciones gratificantes. Estos dos fines no han de cumplirse simultáneamente para que una sustancia sea considerada alimento. Así, por ejemplo, las bebidas alcohólicas no tienen interés nutricional, pero sí tienen un interés fruitivo. Por ello, son consideradas alimento. Por el contrario, no se consideran alimentos las sustancias que no se ingieren o que, una vez ingeridas, alteran las funciones metabólicas del organismo. CIENCIA DE LOS ALIMENTOS 2014-I5

Los principios inmediatos (carbohidratos, proteínas, lípidos, vitaminas y minerales) se encuentran distribuidos en los diferentes alimentos. Según la proporción de un determinado nutriente. Los alimentos se han clasificado atendiendo a la función del nutriente predominante. Los alimentos que contienen fundamentalmente carbohidratos o lípidos son fuente de calorías, con una función energética; los alimentos fundamentalmente protéicos, aunque pueden aportar energía, tienen como misión principal el aportar materiales para la construcción o renovación de estructuras, es decir, una función plástica o formadora; los alimentos que por su riqueza en vitaminas o minerales controlan diversos sistemas del metabolismo se les conoce como alimentos reguladores. alimentos-clasificacion.html CIENCIA DE LOS ALIMENTOS 2014-I6

Clasificación Funcional de los Alimentos PlásticosEnergéticosReguladores  Leche y derivados  Carne  Pescados  Huevos (clara)  Legumbres  Frutos secos y cereales  Grasas  Frutos secos  Cereales  Huevo (yema)  Verduras  Frutas  Leche y derivados  Huevo y vísceras CIENCIA DE LOS ALIMENTOS 2014-I7

CLASIFICACIÓN DE LOS ALIMENTOS (O.M.S.) CIENCIA DE LOS ALIMENTOS 2014-I8

GrupoAlimentoNutrienteFunción Grupo 1 Leche Queso Yogur Proteínas animales Plástica Grupo 2 Carne Huevo Pescado Proteínas animales Plástica Grupo 3 Patatas Legumbres Frutos secos Proteínas vegetales Lípidos Vitaminas Plástica Energética Reguladora Grupo 4 Verduras Hortalizas VitaminasReguladora Grupo 5 FrutasVitaminasReguladora Grupo 6 Pan y pasta Cereales Azúcar CarbohidratosEnergética Grupo 7 Grasa y aceite Mantequilla LípidosEnergética CIENCIA DE LOS ALIMENTOS 2014-I9

1º LECHE Y DERIVADOS La leche de vaca es uno de los alimentos más completos ya que en su composición entran prácticamente todos los nutrientes. CIENCIA DE LOS ALIMENTOS 2014-I10

2º CARNE, PESCADO Y HUEVOS (PROTEÍNAS) Todos estos alimentos son ricos en proteínas. Los distintos tipos de carne y pescado tienen un valor nutritivo parecido. Así un huevo contiene 6 gramos de proteínas que es el contenido proteico de 30 gramos de carne. En la dieta mediterránea se consume más el pescado que la carne.proteínas CIENCIA DE LOS ALIMENTOS 2014-I11

3º CEREALES, LEGUMBRES Y PATATAS (HIDRATOS DE CARBONO ) Los cereales y derivados contienen cantidades elevadas de almidón y proteínas. Son aconsejables excepto en el caso de obesidad. Los cereales integrales contienen además celulosa que facilita el tránsito intestinal y vitamina B1.cereales almidóncereales integrales Las legumbres son nutritivamente parecidas a los cereales pero contienen más hierro y proteínas. La cantidad de nutrientes de las patatas es inferior.nutrientes CIENCIA DE LOS ALIMENTOS 2014-I12

4º FRUTAS Y VERDURAS Son alimentos de gran riqueza en vitaminas y minerales. Las frutas contienen gran cantidad de vitaminas y muchas de ellas aportan pectina, otra fibra vegetal útil para el organismo. Debe tomarse fruta una o dos veces al día. Las verduras son ricas en vitaminas, minerales y fibras, tanto si se toman hervidas como fritas.pectina CIENCIA DE LOS ALIMENTOS 2014-I13

5º ACEITES, MARGARINAS, MANTECA Y ALIMENTOS EMBUTIDOS DERIVADOS DEL CERDO ( LÍPIDOS ). Los alimentos de este grupo están constituidos mayoritariamente por grasas, llevan mucha energía y son indicados para las personas que realizan trabajos físicamente duros. Tomarlos en exceso puede ser peligroso para el cuerpo. Los frutos secos como las avellanas, las almendras, las nueces, etc... tienen un alto contenido en aceites, es decir, en lípidos, y a la vez de proteínas.lípidos proteínas CIENCIA DE LOS ALIMENTOS 2014-I14

6º BEBIDAS El agua es la única bebida necesaria para el organismo. Sin el agua no podemos vivir; sin alimentos podemos vivir unos días, pero sin agua, no. Tres cuartas partes de nuestro cuerpo es agua. Es necesario beber por tanto litro y medio cada día; el resto nos llega a través de los alimentos. El agua realiza estas funciones: Ayuda a realizar la digestión, circulación, absorción de los alimentos, metabolismo, excreción del sudor, la orina. Regula la temperatura de nuestro cuerpo. Sirve para filtrar la sangre en los riñones ( A través del sudor, respiración y heces se pierde al día dos litros diarios.). Las personas adultas pueden beber vino, con moderación, durante las comidas. Las bebidas estimulantes como el café, el té, la cola contienen xantinas que pueden producir insomnios y alteraciones en el crecimiento y en la utilización nutritiva de algunos nutrientes ( proteínas, calcio ). xantinas nutrientes proteínas Las bebidas refrescantes tomadas en grandes cantidades pueden ser perjudiciales debido a que contienen mucho azúcar o edulcorantes.edulcorantes CIENCIA DE LOS ALIMENTOS 2014-I15

VITAMINAS Son substancias presentes en los alimentos absolutamente necesarias, en cantidades mínimas, para el correcto funcionamiento del organismo. La carencia de alguna de ellas puede ocasionar graves trastornos e incluso la muerte. CIENCIA DE LOS ALIMENTOS 2014-I16

VITAMINAS MÁS IMPORTANTES NOMBREFUNCIÓN ALIMENTOS QUE LA CONTIENEN Vitamina ARelacionada con la vista. Leche, zanahorias, tomate. Vitamina B Interviene en muchas reacciones químicas. Carne, pescado, plátanos. Vitamina C Esencial para el crecimiento de muchos tejidos. Frutas, coliflor, patatas. Vitamina DInterviene en el crecimiento.Huevos, pescados azules. Vitamina ENecesaria para la fertilidad.Huevos, aceites vegetales. Vitamina K Interviene en la coagulación de la sangre. Hígado, espinacas, lechuga. CIENCIA DE LOS ALIMENTOS 2014-I17

VITAMINAS … Las vitaminas se pueden destruir por las siguientes causas: Hervir excesivamente los alimentos. Se pierde por el calor y por su contacto intenso con el oxígeno o pasando al agua en su calidad de hidrosoluble.hidrosoluble. Por ciertos factores atmosféricos: luz, humedad, aire.. La acción de algunos microorganismos. Durante algunos procesos industriales. CIENCIA DE LOS ALIMENTOS 2014-I18

LOS MINERALES Las sales minerales son muy importantes ya que el 4% de los tejidos humanos es material mineral. Pueden ser: a) Macroelementos o mayoritarios ( calcio, sodio, magnesio, fósforo ). Macroelementos b) Oligoelementos porque están en pequeñas cantidades ( yodo, hierro,zinc, selenio ).Oligoelementos Las sales minerales son importantes por: – Regulan muchos procesos químicos. – Participan en la construcción de los tejidos ( azufre, magnesio ). – Equilibran el volumen de agua y sangre ( sodio, potasio ). – Regulan el tono muscular. – Participan en la elaboración de síntesis de hormonas ( zinc en la insulina y el yodo en las tiroideas ). insulinatiroideas CIENCIA DE LOS ALIMENTOS 2014-I19

ALIMENTOS QUE CONTIENEN SALES MINERALES El fósforo se encuentra en la leche, pescado, queso, marisco, frutos secos y cereales integrales. El sodio en la sal de mesa, conservas, anchoas enlatadas. El magnesio en los cereales integrales, legumbres, frutos secos, verduras, higos secos. El yodo se encuentra en la sal yodada, las algas, el pescado y el marisco. El hierro en la yema del huevo, carne, sardinas, verduras, legumbres. El potasio en la fruta fresca, las patatas, cítricos. El calcio en la leche, lácteos, sardinas y verduras. CIENCIA DE LOS ALIMENTOS 2014-I20

LOS ALIMENTOS SEGÚN NECESIDADES Alimentos para crecer: carne, pescado, legumbres y huevos ( proteínas ). proteínas Alimentos ricos en vitaminas: frutas y verduras. Alimentos con energía: pasta, pan, arroz y dulces. Alimentos para fortalecer huesos y músculos: la leche y derivados. CIENCIA DE LOS ALIMENTOS 2014-I21

TEXTURA Pérdida de solubilidad Perdida de la capacidad de retención de agua Endurecimiento Ablandamiento FLAVOR Desarrollo de rancidez (hidrolítica u oxidativa) Sabor a cocinado o a caramelo Otros sabores extraños Sabores agradables COLOR Oscurecimiento Blanqueado Desarrollo de colores agradables (pardeamiento de productos horneados) VALOR NUTRITIVO Pérdida, degradación y alteración de la biodisponibilidad de proteínas, lípidos, vitaminas, minerales y otros compuestos mejorantes de la salud. SEGURIDAD Desarrollo de sustancias toxicas. Producción de sustancias protectoras de la salud. Inactivación de sustancias tóxicas. TABLA N°1: Clasificación de los cambios que pueden ocurrir durante la manipulación, procesado y almacenamiento de los alimentos CIENCIA DE LOS ALIMENTOS 2014-I22

TIPOS DE REACCION EJEMPLOS PARDEAMIENTO NO ENZIMATICOAlimentos horneados, secos y de humedad intermedia. PARDEAMIENTO ENZIMATICO Frutas y algunas hortalizas cortadas OXIDACION Lípidos (sabores extraños) degradación de vitaminas, descoloración de pigmentos, proteínas (pérdida de valor nutritivo) HIDROLISISLípidos, proteínas, vitaminas, carbohidratos, pigmentos. INTERACCIONES METALICAS Formación de complejos (antocianimas), pérdida de magnesio de la clorofila, oxidación catalítica. ISOMERIZACION LIPIDICAIsomerización cis trans, sin conjugar conjugados CICLIZACION LIPIDICAÁcidos grasos monocíclicos OXIDACION- POLIMERIZACION LIPIDICAFormación de espuma en la fritura profunda DESNATURALIZACION PROTEICACoagulación de la clara de huevo, inactivación enzimática. FORMACION DE ENLACES CRUZADOS PROTEICOSPérdida de valor nutritivo en el procesado alcalino. SINTESIS Y DEGRADACION DE POLISACARIDOSEn los productos vegetales post - cosecha. CAMBIOS GLUCOLITICOS Tejidos animales post - mortem, tejidos vegetales post - cosecha. TABLA N° 2: Algunas reacciones químicas y bioquímicas que llevan al deterioro de la calidad o de la seguridad de los alimentos. CIENCIA DE LOS ALIMENTOS 2014-I23

FENOMENO RESPONSABLE PRIMARIOFENOMENO SECUNDARIOATRIBUTO AFECTADO HIDROLISIS LIPIDICA Los ácidos grasos libres reaccionan con las proteínas. Textura, sabor, valor nutritivo. HIDROLISIS DE POLISACARIDOS Los azucares reaccionan con las proteínas Textura, sabor, valor nutritivo. OXIDACION LIPIDICA Los productos de la oxidación reaccionan con otros muchos componentes. Textura, sabor, valor nutritivo. Pueden generarse productos tóxicos DAÑOS DE LA FRUTA Se rompen las células, se liberan enzimas, oxigeno accesible. Textura, sabor, valor nutritivo. CALENTAMIENTO DE PRODUCTOS HORTICOLAS Paredes y membranas celulares se desintegran, se liberan ácidos, se inactivan enzimas. Textura, sabor, valor nutritivo. CALENTAMIENTO DEL TEJIDO MUSCULAR Proteínas se desnaturalizan y agregan, enzimas se inactivan. Textura, sabor, valor nutritivo. CONVERSION CIS TRANS DE LOS LIPIDOS Se favorecen la polimerización, durante la fritura profunda. Excesiva formación de espuma en la fritura profunda; menor valor nutritivo y biodisponibilidad de lípidos solidificación del aceite de fritura. TABLA N° 3: Relaciones de causa a efecto en la alteración de los alimentos durante su manipulación, almacenamiento y procesado. CIENCIA DE LOS ALIMENTOS 2014-I24

Los prebióticos son una especie de alimentos funcionales, definidos como: "Ingredientes no digestibles que afectan beneficiosamente al organismo mediante la estimulación del crecimiento y actividad de una o varias cepas de bacterias en el colon, mejorando la salud”. La definición de prebiótico es literalmente como "promotores de vida" (contrario a antibiótico) Son por regla general hidratos de carbono no digestibles, como los fructooligosacáridos. Estos alimentos prebióticos estimulan el crecimiento y la actividad de bacterias beneficiosas para la flora intestinal, principalmente bifidobacterias y lactobacilos. Uno de los mejores hidratos de carbono 'no digestibles' investigados es la lactulosa (se trata de un azúcar compuesto por los azúcares naturales fructosa y galactosa. En esta categoría de alimentos prebióticos se encuentran las fibra alimenticia, los fructooligosacáridos y la inulina. Todas estas moléculas pueden formar parte de la composición intrínseca de los alimentos o añadirse a los mismos (alimentos funcionales). Los alimentos prebióticos que mejor definen esta función son los hidratos de carbono similares a la inulina y se usan en la industria alimentaria como sustitutos de azúcares y grasas; suelen aportar a los alimentos textura, estabilizan la formación de espuma, mejoran las cualidades sensoriales (propiedades organolépticas) de los productos lácteos fermentados, galletas, mermeladas, el pan y la leche. La estructura molecular de la inulina resiste a la digestión en la parte superior del intestino, lo que evita su absorción y le permite continuar su recorrido intestinal hasta que llega al colon, donde se convierte en alimento para las bacterias allí presentes. CIENCIA DE LOS ALIMENTOS 2014-I25

Los alimentos probióticos son alimentos con microorganismos vivos adicionados que permanecen activos en el intestino y ejercen importantes efectos fisiológicos. Ingeridos en cantidades suficientes, pueden tener efectos beneficiosos, como contribuir al equilibrio de la microbiota intestinal del huésped y potenciar el sistema inmunitario. Pueden atravesar el tubo digestivo y recuperarse vivos en las heces, pero también se adhieren a la mucosa intestinal. No son patógenos, excepto en casos en que se suministran a individuos inmunodeficientes. Contienen esta clase de microorganismos y, por tanto, son alimentos probióticos los yogures frescos, otras leches fermentadas, el kéfir el jocoque y otros. De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud (OMS o WHO), la definición de probiótico es: "Microorganismos vivos que, cuando son suministrados en cantidades adecuadas, promueven beneficios en la salud del organismo huésped." CIENCIA DE LOS ALIMENTOS 2014-I26